Práctica 4 - Determinación índice de refracción PDF

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UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE SONORADICTUSDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y LA SALUDLIC. BIOLOGÍAPRÁCTICA 4DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓNDOCENTEFRANCISCO RODRIGUEZ FELIXALUMNASBADILLA VALENZUELA CARLA MARIADURAZO DURÓN KENIA ISELAROMERO AGUILAR ELIZA NEFTALIFECHA19 DE FEBRERO DEL 2021OBJETIV...

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UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE SONORA DICTUS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y LA SALUD LIC. BIOLOGÍA

PRÁCTICA 4 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN

DOCENTE FRANCISCO RODRIGUEZ FELIX

ALUMNAS

BADILLA VALENZUELA CARLA MARIA DURAZO DURÓN KENIA ISELA ROMERO AGUILAR ELIZA NEFTALI

FECHA 19 DE FEBRERO DEL 2021

OBJETIVOS Aprender a manejar el refractómetro y conocer los principios físicos involucrados en su funcionamiento. Estudiar la variación del índice de refracción con la concentración de una mezcla de dos componentes (binaria). Aplicar el índice de refracción en la determinación de la identidad de un compuesto problema.

INTRODUCCIÓN El índice de refracción es un fenómeno conocido desde la antigüedad, siendo Pitágoras el primero en formalizar las observaciones sobre el índice de refracción de la luz (Szigety et al., 2009, p. 148) . Hablando de tiempos más actuales, Willebrord Snell, un holándes que vivió entre 1591 y 1626, realiza experimentos que lo llevan a realizar análisis y reflexiones sobre este fenómeno, culminando en el encuentro de la ley que rige el cambio de dirección de los rayos de luz que llegan a pasar de un medio a otro. Otro personaje que contribuyó a darle forma a este concepto fue Renatus Descartes, dándole forma con un modelo matemático a los manuscritos de Snell. El índice de refracción, se manifiesta cuando un rayo de luz entra en un líquido y se desvía, ya que se produce un cambio brusco en las propiedades físicas del medio, produciendo como ya dijimos un cambio en la dirección que llevaba antes de un medio a otro. Este índice está estrechamente relacionado con las fuerzas intermoleculares por su dependencia de la densidad del medio. La ley experimental que creó Snell nos muestra la proporcionalidad geométrica de un rayo de luz que atraviesa dos medios. Donde a2/a1=b2/b1=f (medios en orden).Como se muestra en la figura. f es es una función, como tal, depende de la naturaleza y características de los medios por los que atraviesa el rayo de luz, siendo también el orden en el que los recorre. En cambio, Descartes desarrolla una ley matemática representada como n1/n2= sen θ2/ senθ1, donde n1 y n2, son los índices de refracción de los medios uno y dos respectivamente y están caracterizados por la naturaleza de estos mismo (Szigety et al., 2009, p. 148). Ahora hablando de la forma practica del índice de refracción, se le conoce como un medio útil para utilizar en medios homogéneos, ya que nos ayuda a reconocer la determinación de concentración de una gran variedad de sustancias como la sacarosa y cloruro de sodio, siendo también un medio bastante sencillo y económico para la caracterización de compuestos simples, en apoyo de otros métodos de identificación (Chao Mujica, Frank J., 2013), por ejemplo se puede llegar a utilizar

para calcular (en situaciones aplicadas) junto con la densidad, el volumen del exceso molar y la desviación del índice de refracción como lo realizaron en su estudio Martínez-Reina y Amado-González (2012, p. 110). Sin embargo, para poder realizar esta herramientas y obtener resultados adecuados es de vital importancia utilizar los materiales adecuados, como lo son los materiales de referencia certificados y líquidos de inmersión, estos últimos suelen ser sustancias que sean puras o casi puras a una temperatura establecida, como lo son el glicerol, la parafina, tolueno o el agua doblemente destilada. Sin olvidarnos de utilizar placas y prismas refractométricos rigurosamente calibrados (Chao Mujica, Frank J., 2013).

MATERIALES El refractómetro SUSTANCIAS Agua destilada Muestra de azúcar derretida

MÉTODOS ● La función del refractómetro es medir el índice de refracción de una muestra ya sea líquida o sólida si tiene una cara lisa y pulida ● se limpia con una toalla el prisma de refracción y se coloca una gota de agua destilada sobre ella para que se adapte al medio ● se mueve el mando de medida que tiene el índice de refracción para conseguir que ambos campos sean iguales ● se toma una muestra de azucar derretida y la colocamos sobre el prisma de refracción, cerrando el prisma de iluminación ● movemos el mando de medida del índice de refracción para dividir el campo en luz y en sombra ● se obtiene el índice de refracción de la muestra.

RESULTADOS En los resultados experimentales se demuestra que cuando la luz incide en una sustancia esta tiende a cambiar de ángulo al entrar en ella, conociéndose como rayo refractado y cuando sale de la misma sustancia tiende a salir con su ángulo anterior, aun cuando este rayo de luz se mueva el ángulo seguirá siendo el mismo. Material

Indice de refraccion

Vacío

1.00

Aire

1.0003

Hielo

1.31

Agua

1.33

Etanol

1.36

Éter

1.36

Acido oleico

1.46

Glicerina

1.47

Vidrio

1.50

Ácido sulfúrico

1.63

DISCUSIÓN

Al observar estos resultados numéricos, se demuestra que para obtener estos resultados sin la necesidad de un refractómetro, fue necesario utilizar la siguiente fórmula, donde: n=c / v

n= es el indice de refraccion c= a la velocidad de la luz en el vacío v= la velocidad de la luz en el medio Dado que la velocidad de la luz en el vacío es siempre mayor a la velocidad de la luz en el medio el índice de refracción siempre será igual o mayor que 1. Se observó que en esta tabla los valores del índice de refracción van del 1 como mínimo hasta 1.63 que es el ácido sulfúrico el índice más grande. Cuanto mayor sea el número de refracción de una sustancia, la luz viaja más lento por la sustancia. CONCLUSIÓN Para concluir el índice de refracción como sabemos es un fenómeno de la luz, es el cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro, siendo así que se han desarrollado distintas herramientas para indicar el índice de refracción de sustancias como líquidos y sólidos como el refractómetro dándole distintas aplicaciones a este instrumento como en enología, se utiliza para analizar el contenido de azúcar y potencial grado de alcohol que varía según la maduración de las frutas. En la industria química, el refractómetro controla la calidad de detergentes, ambientadores, emulsiones y otros productos químicos. Y en el sector alimentario, se analiza los zumos, lácteos, salsas y azúcar refinada.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué factores afectan el índice de refracción?

Los factores que afectan la medición son: ·

La temperatura ya que un aumento en esta provocará la disminución en la

densidad, así como el índice de refracción. ·

La presión, el general para un líquido el aumento de la presión provocará el

aumento de la densidad y por lo tanto el aumento en el índice de refracción ·

Longitud de onda, onda porque al aumentar la longitud de la onda disminuye

la velocidad y por ende el índice de refracción. Blanco, V. (2015). ¿Qué es un refractómetro y para qué sirve?. 2021, de NetInter Lab Sitio web: https://net-interlab.es/refractometro/ 2. ¿Considera posible identificar un líquido conociendo únicamente su índice de refracción? Explique su respuesta.

No, es necesario conocer la densidad del medio, ya que este está estrechamente vinculado al índice.

Esta densidad aporta una aguda variabilidad al índice de

refracción junto con la temperatura ya que se relacionan con el volumen que ocupa una moléculas, este volumen varía según las fuerzas intermoleculares entre compuestos a una temperatura dada. Además el índice de refracción es un número tan pequeño que con cualquier error bien podría ser tomado como cualquier otra sustancia, como lo muestra la tabla 7 del trabajo de Chao Mujica, Frank J, (2013). 3. ¿Son el índice de refracción y la densidad de un líquido directa o inversamente proporcionales?

El índice de refracción y la densidad de un líquido son inversamente proporcionales ya que son dos cosas totalmente diferentes, el índice de refracción es un valor numérico y la densidad no es nada más que una propiedad básica que contiene cualquier líquido (Chao Mujica, Frank J, 2013, p.3)

BIBLIOGRAFÍA

Martínez-Reina, M. D., & Amado-González, E. (2012). Índices de refracción y densidad de mezclas binarias de heptano con ciclohexano, benceno y tolueno a 293.15,

298.15,

303.15

y

308.15

K.

Orinoquia,

16(1),

110.

http://www.scielo.org.co/pdf/rcq/v40n2/v40n2a8.pdf Szigety, E., Viau, J., Tintori, M. a. A., & Moro, L. (2009). Medición del índice de refracción del agua usando materiales sencillos. Revista Eureka sobre enseñanza y divulgación

de

las

ciencias,

6(1),

146-150.

https://www.redalyc.org/pdf/920/92012998011.pdf Chao Mujica, Frank J. (2013). MÉTODO TEÓRICO PARA LA PREDICCIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN EN REFRACTOMETRÍA. Boletín Científico Técnico INIMET,

(2),1-18. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=2230/223029286002

Blanco, V. (2015). ¿Qué es un refractómetro y para qué sirve?. 2021, de NetInter Lab Sitio web: https://net-interlab.es/refractometro/ p3.Chao Mujica, L. F. J. (2013, diciembre). MÉTODO TEÓRICO PARA LA PREDICCIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN EN REFRACTOMETRÍA. PDF. https://www.redalyc.org/pdf/2230/223029286002.pdf...